水电站烟气流动及机械排烟模式的应用分析

王培培

【摘要】在社会主义经济迅猛发展的背景下，为了进一步满足社会用电需求，并落实节能环保与可持续发展战略的内在要求，我国逐渐加大了对水电资源的开发建设力度。在此过程中，对于水电站地下洞室以及主要的作业场所而言，因作业换进的特殊性使得火灾安全问题随之凸显，一旦发生火灾将带来严重的财产损失与人员伤亡。基于此，本文针对水电站主变洞这一火灾高发区下相应烟气流动特与机械排烟模式的运用问题进行了探讨，并提出了对策。

【关键词】水电站；烟气流动；机械排烟模式；应用；分析

前言

在地下水电站工程中，相应的建筑物类型较多，通常包括了主厂房、主变洞、母线洞以及排风洞等，在实际践行的过程中，因工艺技术落实不到位，以及防火安全意识理念的淡薄，致使存在着较大的火灾安全隐患。而从历年来地下水电站所发生的火灾情况看，主变洞是火灾隐患发生的重点区域，要想实现对这一安全风险隐患问题的有效控制与规避，就需要在明确相应排烟特点的基础上，实现机械排烟模式的科学合理搭建，因此，针对这一课题展开研究现实意义凸显。

1、水电站排烟特征与所带来的危害

在地下水电站中，相应工作环境呈现出了明显的湿热性特点，与城市地下空间建筑相比而言，在防火安全方面存在着很大的差异性，具体而言，表现为：第一，在整个地下水电站中，空间体积大，同时，相应火灾排烟量极大，据相关统计表明排烟量需求大概在几十万立方米/小时，所以在设计送风与排烟系统的过程中难度较大。第二，在水电站内部，因相应设备布局的限制，如采用传统的火灾排烟通过气流组织方式，则相应的排烟效率极低。第三，地下水电站在整个的构造上形式较为复杂，且布置的设备都是用于发电的，基于这一特点下，使得火灾呈现出了多样性特征。第四，地面存在着大量的补风，且在相应补风模式上也存在着较大的差异性，进而对相应的排烟系统造成了一定的影响。

基于如上特点下，在发生火灾时，大量的热气与烟气难以实现有效排出，加上传统防火隔离分区的设置难度大，且使用常规的灭火设备难以达到有效灭火的目的，而在人员疏散上的难度极大，进而埋下了严重的生命安全隐患，同时也带来的巨大的损失与影响。因此，结合水电站发生火灾时，烟气流动的特点与排烟的特征，需要进一步实现排烟模式的优化与完善。

2、水电站烟气流动与机械排烟模式的具体运用

2.1 1：2模型试验与FDS数值模拟

为了明确在不同排烟量下，相应火灾产生的溢流烟气在搬运道内的排烟过程，本文借助1：2模型试验与FDS数值模拟相结合的方法进行了研究，并得出：在搬运道内，相应的排烟系统能够实现对溢出烟气高度的控制，基于相应规范的要求下进行计算，得出在搬运道机械排烟中，主变室火灾的热释放速率为0.5MW/1MW/2MW时，相应烟气高度的有效控制范围在6.6m/6m/5m。

而在FDS软件的运用下，实现了基于主变室火灾时，相应搬运道机械排烟过程的模拟，进而针对在0.5MW-5MW下，相应主变室火灾在不同排烟量下，相应搬运道内烟气控制效果，得出的结果为：基于相应规范的要求下，在进行排烟的过程中，基于搬运道的排烟系统，可实现对烟气层高度的有效控制，因此呈现出了良好的排烟效果，同时补风作用凸显，并经过计算得出在主变室发生火灾时，搬运道内的烟气温度在180℃以内，因此，能够作为逃生通道进行使用。而基于可见度下，在搬运道内，2m以下的区域相应可见度能够达到10m以上，所以按照相应规定，120m3/（h·m）能够满足逃生之需。因此在实际针对机械排烟进行设计的过程中，可按照这一理论规范进行优化与完善，以促使相应的额排烟模式能够为满足火灾逃生之需奠定基础。

2.2 基于2DPIV激光粒子实验研究

针对水电站地下主变洞火灾烟气流动以及机械排烟进行研究的过程中，还采用了2DPIV激光粒子实验这一方法，并得出如下结论：第一，在地下水电站的主变室空间中，属于受限空间的典型代表，所以，在发生火灾时，基于浮力驱动下的烟羽流会将周围的空气不断卷吸，此种情况下，相应空间尺的环流運行速度逐渐放缓，而在补风口位于主变室上下部位时，基于补风的作用下，会在主变室内的不同位置上形成漩涡，相应空气流速在0.1m/s，所以这就意味着基于不同补风口位置下，对相应烟气流动速度的影响并不大。第二，借助2DPIV进行拍摄，能够看出相应的搬运道排烟口所处于的截面，和FDS模拟下所形成的速度场相比，比较相似，且在排烟口以及补风处这两个位置上，相应烟气速度要比其他的位置大，进而致使形成了漩涡现象，而此种情况下，则能够为相应人员首先有效逃生奠定基础。

3、总结

在地下水电站中，主变洞是火灾的高发区，也是进行机械排烟设计的难点所在，而一旦相应排烟系统设计不完善，在发生火灾时将带来严重的影响与损失。因此，为了实现机械排烟模式的完善运用，本文在明确水电站排烟特征以及所存在的安全威胁隐患的基础上，借助1：2模型试验与FDS数值模拟的方式以及2DPIV激光粒子实验进行了研究，在此过程中为实现机械排烟模式的完善设计与运用提供了相对科学的理论基础。

参考文献：

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[2]郭张.地下水电站主变洞搬运道火灾烟气流动与控制[D].西安建筑科技大学，2012.

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